WC-Co 金属陶瓷,也称为硬质合金,是摩擦学应用中最广泛使用的硬质材料。W 和 Co 价格的不断上涨以及经济方面的不利因素提醒人们 WC 和 Co 需要被取代。WO 3 是一种有毒物质,在碳化钨应用过程中在空气中形成,在 750°C 以上升华,在室温下可溶于水。Co 的取代还受到其活性氧化物 Co 3 O 4 的潜在致癌性质的驱动。铌是一种与钨类似的难熔金属,可以部分甚至完全取代硬质合金中的钨。NbC 是一种熔点为 3522°C 的难熔碳化物,它具有热稳定性,在 Fe、Ni 和 Co 中的溶解度非常低。此外,相关氧化物 Nb 2 O 5 具有热力学稳定性,熔点为 1512°C。由于 Co 和 NbC 的润湿性相对较差,在 WC-Co 中用 NbC 替代 WC 必然需要同时替换 Co 粘合剂。NbC-Ni 和 NbC-Fe 或 NbC-Mo 基材料将成为 WC-Co 材料的“非关键且无害”替代品。
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